JPH0436455A - 溶射皮膜形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は溶射皮膜形成方法に関する。

〔従来の技術〕

従来の溶射皮膜形成方法としては、溶射ガンに供給され
る線状又は粉末状の溶射材料を酸素とアセチレン、プロ
パン又は水素の混合ガスの燃焼ガス火炎により加熱溶融
し、溶射粒子を被溶射物表面に吹付は溶射皮膜を形成す
る燃焼熱溶射方法や、溶射ガン内のタングステン棒状陰
極と銅製陽極ノズルの間に生ぜしめる直流アークの周り
に窒素、アルゴン等の作動ガスを旋回流として流してプ
ラズマ化し、その中へ線状又は粉末状の溶射材料を供給
して加熱溶融し、溶射粒子をプラズマ流に乗せて被溶射
物表面に吹付は溶射皮膜を形成するプラズマ溶射方法が
知られている。

しかしながら、このような方法による溶射皮膜の形成状
態は、第３図断面図に示すように、飛行した溶射粒子０
１６が被溶射物０１７に衝突して偏平状態となり、それ
が堆積して溶射皮膜０１８が形成され、偏平化した溶射
粒子０１６の重なりにより粒界に空隙０１９ができ、全
体として多孔質の皮膜となる。従ってこのような溶射皮
膜０１８を耐腐食性膜として通用した場合、腐食物が多
孔質皮膜内へ浸透し被溶射物０１７母材を腐食させる原
因となる。また粒界に空隙０１９が存在することによっ
て粒子間の接触部が少なくてその密着力が小さく、溶射
皮膜０１８は軟質な皮膜となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、このような事情に鑑みて提案されたもので、
溶射粒子の粒界の空隙が少なく緻密でかつ粒子間の結合
力が強い硬質な皮膜であり、耐腐食性膜として適用した
場合腐食物の浸透が抑えられ、ひいては被溶射物母材を
腐食から防ぐことができる溶射皮膜を形成することがで
きる溶射皮膜形成方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

そのために本発明は、プラズマ溶射ガンの陰極及び陽極
ノズル間に直流印加してプラズマジェットを発生させる
とともに上記陽極ノズルの前に配した絶縁円筒の外周巻
装コイルに高周波印加して高周波プラズマを発生させ、
上記陽極ノズルから上記プラズマジエ・ノド内に溶射材
料粉末を供給して被溶射物番こ溶射皮膜を形成させなが
ら上記高周波プラズマによって同溶射皮膜に熱処理を施
すことを特徴とする。

〔作用〕

本発明溶射皮膜形成方法においては、プラズマ溶射ガン
の陰極と陽極ノズル間の直流印加により発生するプラズ
マジェットにより、溶射材料粉末が加熱溶融されて、被
溶射物に衝突し偏平粒子となり、堆積して溶射皮膜を形
成すると、その溶射皮膜は高周波プラズマの高温に晒さ
れて、まず高周波プラズマの熱によって粒子間が焼結し
、更に加熱持続により粒子は再溶融して粒界空隙は少な
くなり、その結果粒子間の密着が強く空隙の少ない緻密
な溶射皮膜が形成される。

〔実施例〕

本発明溶射皮膜形成方法の一実施例を図面について説明
すると、第１図は本方法を実施するプラズマ溶射ガンの
縦断面図、第２図は本方法による溶射皮膜の断面図であ
る。

第１図において、プラズマ溶射ガン１は、タングステン
棒製の陰極２と銅製の陽極ノズル３から構成され、後者
の基部中央に絶縁体４を介して前者が先端を突入して固
定されるとともに、後者のノズル壁には冷却水通路５が
穿設されている。

また陽極ノズル３の先端近傍に溶射材料粉末供給口６が
設けられるとともに、基部の絶縁体４に作動ガス供給ロ
アが設けられており、陰極２と陽極ノズル３との間に直
流電源８と高周波発生器９が並列に接続されている。

更に陽極ノズル３の前に例えば水冷石英管からなる絶縁
円筒１０が同軸的に配設されて、その基部に作動ガス供
給口１１が穿設されるとともに、外周にコイル１２が巻
装され、同コイル１２には高周波発振機１３が接続され
ている。

なお図中において、１４は陰極２及び陽極ノズル３間に
直流印加して発生するプラズマジェット、１５はコイル
１２に高周波印加して発生する高周波プラズマ、１６は
飛行する溶射粒子であり、また１７はプラズマ溶射ガン
ｌに対向して配置された被溶射物、１８はこの被溶射物
１７表面に形成される溶射皮膜である。

このようなプラズマ溶射ガン１を用いて溶射皮膜１８を
形成する要領を説明すると、陽極ノズル３内に作動ガス
供給ロアから作動ガスとしてＡｒ５ｊ！／＋＋＋ｉｎを
供給し、冷却されている陽極ノズル３と陰極２の間に出
カフｋＷの直流電源８から４０数■の無負荷電圧を加え
、高周波発生器９をオンにすれば、陽極ノズル３よりプ
ラズマジェット１４が発生する。

またＡｒ５０１／ｌｌ１ｎの作動ガスを作動ガス供給口
１１から絶縁円筒１０内へ供給し、４ＭＨｚ、２０ｋＷ
の高周波発振機１３を作動させコイル１２に高周波電流
を印加させると、絶縁円筒１０内に交番磁場が生し高周
波プラズマ１５が発生する。その後設定した溶射条件に
ガス流量、出力を調整する。

次に溶射材料粉末として粒度分布が１０〜４０μｍのイ
ントリア（Ｙ２　ｏ２）骨部安定化ジルコニア（Ｚｒ０
２）を、図示せざる粉末供給装置からＡｒガスによって
１０ｇ／ｓｉｎの割合で溶射材料粉末供給口６から陽極
ノズル３内へ供給する。

すると溶射材料粉末はプラズマジェット１４によって加
熱溶融された溶射粒子１６となって、プラズマジェット
１４とともに加速されて陽極ノズル３から絶縁円筒１０
内へ噴出され、更に高周波プラズマ１５によって加熱熔
融が促進され、被溶射物１７に向かって飛行する。そし
て飛行した溶射粒子１６は被溶射物１７の表面に衝突し
偏平となり凝固する。この偏平粒子が堆積して溶射皮膜
１８が形成される。

この溶射皮膜１８は、溶射粒子１６が堆積し膜厚が増し
ていくと同時に、高周波プラズマ１５に晒され続けるた
め加熱され、溶射皮膜１８に与える熱容量を適宜制御す
ることによって、そこに熱処理を施すことができ、熱容
量の制御は被溶射物１７と絶縁円筒１０先端との距離を
変えることによって行う。

すなわち溶射皮膜１８に与える熱容量が溶射材料の融点
より低くければ、溶射皮膜１８を構成する偏平粒子の粒
界で焼結作用が進み、粒子間の結合力が強化され、更に
与える熱容量が粉末材料の融点より高くなると、偏平粒
子は再溶融し粒界がなくなって、粒子間の結合力は更に
増し、粒界に生ずる空隙は少なくなり緻密な膜となる。

例えば、被溶射物１７と絶縁円筒１０先端との距離を４
５ｆｌとした場合につき、その溶射皮膜１８の断面図を
示すと、第２図の通りとなり、粒界がなく空隙１９の少
ない溶射皮１１！ｉ！１８’が形成されている。

〔発明の効果〕

要するに本発明によれば、プラズマ溶射ガンの陰極及び
陽極ノズル間に直流印加してプラズマジェットを発生さ
せるとともに上記陽極ノズルの前に配した絶縁円筒の外
周巻装コイルに高周波印加して高周波プラズマを発生さ
せ、上記陽極ノズルから上記プラズマジェット内に溶射
材料粉末を供給して被溶射物に溶射皮膜を形成させなが
ら上記高周波プラズマによって同溶射皮膜に熱処理を施
すことにより、溶射粒子の粒界の空隙が少なく緻密でか
つ粒子間の結合力が強い硬質な皮膜であり、耐腐食性膜
として通用した場合腐食物の浸透が抑えられ、ひいては
被溶射物母材を腐食から防ぐことができる溶射皮膜を形
成することができる溶射皮膜形成方法を得るから、本発
明は産業上極めて有益なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明溶射皮膜形成方法の一実施例における本
方法を実施するプラズマ溶射ガンの縦断面図、第２図は
本方法による溶射皮膜の断面図である。 第３図は従来方法による溶射皮膜の断面図である。 １・・・プラズマ溶射ガン、２・・・陰極、３・・・陽
極ノズル、４・・・絶縁体、５・・・冷却水通路、６・
・・溶射材料粉末供給口、７・・・作動ガス供給口、８
・・・直流電源、９・・・高周波発生器、１０・・・絶
縁円筒、１１・・・作動ガス供給口、１２・・・コイル
、１３・・・高周波発振機、１４・・・プラズマジェッ
ト、１５・・・高周波プラズマ、１６・・・溶射粒子、
１７・・・被溶射物、１８．１８’・・・溶射皮膜、１
９・・・空隙。 代理人　弁理士　塚　本　正　文 第 図 第 図 第３ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 プラズマ溶射ガンの陰極及び陽極ノズル間 に直流印加してプラズマジェットを発生させるとともに
   上記陽極ノズルの前に配した絶縁円筒の外周巻装コイル
   に高周波印加して高周波プラズマを発生させ、上記陽極
   ノズルから上記プラズマジェット内に溶射材料粉末を供
   給して被溶射物に溶射皮膜を形成させながら上記高周波
   プラズマによって同溶射皮膜に熱処理を施すことを特徴
   とする溶射皮膜形成方法。